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中国的污水厂能耗标准

许世伟1,2

刘菲1 白宇2 黎艳2 高媛2

(1 中国地质大学(北京)水资源与环境学院,北京100083; 2 北京城市排水集团有限责任公司,北京100044)

1编制背景

近十年来,我国污水处理设施建设飞速增长。截至2013年9月底,全国已建成3501座污水处理厂,污水处理能力达到1.47亿m3/d,较2012年底增加处理能力约450万m3/d。大量污水处理厂的兴建,使得污水处理的能耗大增。在发达国家,如美国,水和污水处理能耗达到市政公用事业用能1/3,占总能耗的3%,全年耗电量达约560亿kW·h,这其中2/3以上的能耗和费用是用于污水和污泥处理。在我国虽然还远未达到这一数字,但2010年底已达到全国总用能的1%。随着我国城镇化建设及污水处理率的提高,城镇污水处理厂所占的能耗也必将越来越大,因此制定污水处理单位产品能耗限额标准十分必要,对我国建设节约型社会有很大的指导意义。

目前我国单位产品能耗限额标准共有22项国家标准,分别属于钢铁、电力、有色、建材和化工五大行业,其中:有色金属行业出台的产品能耗限额标准相较于其他四大行业更为细致,城市供水和污水处理行业目前还没有能耗标准。

2012年2月为了落实《首都标准化战略纲要》和《北京市“十二五”时期标准化发展规划》,顺利开展2012年北京市地方标准制修订工作,北京市质量技术监督局对申报的地方标准项目进行了立项审查,制定了《北京市百项节能标准制修订项目计划》,在2012~2014年间分步实施,《污水单位产品能耗限额》是其中一项。

2编制依据

2.1能耗定义及统计范围

综合能耗:用能单位在统计报告期内实际消耗的各种能源实物量,按规定的计算方法和单位分别折算后的总和。对企业,综合能耗是指统计报告期内,主要生产系统、辅助生产系统和附属生产系统的综合能耗总和。企业中主要生产系统的能耗量应以实测为准。

综合能耗计算的能源指用能单位实际消耗的各种能源,包括:一次能源,如原煤、原油、天然气、水力、风力、太阳能、生物质能等;二次能源,如洗精煤、其他洗煤、型煤、焦炭、焦炉煤气、其他煤气、汽油、煤油、柴油、燃料油、液化石油气、炼厂干气、其他石油制品、焦化产品、热力、电力等;耗能工质消耗的能源也属于综合能耗计算种类。耗能工质主要包括新水、软化水、压缩空气、氧气、氮气、氦气、乙炔、电石等。

2.2各种能源折标煤系数(见表1)



在城镇污水处理厂所用的能源在能耗限额中都要折成吨标准煤,表1列举了城镇污水处理厂所用能源的种类及折标准煤参考系数。

2.3国内现有污水处理厂的实际能耗情况

本文对在住房和城乡建设部统计在内的全国3000多座污水处理厂电耗数据进行了分析整理(因统计问题,没有提供全国各污水处理厂能耗数据),具体电单耗数据分布如表2所示。可以看出,全国污水处理厂电单耗数据波动较大,跟规模和工艺及出水水质有很大关系,主要还是随着规模的上升电单耗趋于下降,工艺方面则趋势不明显,这也为后续的标准技术要求提供了依据。


3编制成果

3.1标准范围主要组成部分、范围和技术要求

该限额标准分8大项21小项,包括前言、范围、规范性引用文件、术语和定义、技术要求、统计范围、计算方法和节能管理与措施。从范围来说,本标准规定了城镇污水处理厂处理单位污水能源消耗限额的技术要求、统计范围及节能管理与措施。同时,本标准适用于城镇污水处理厂处理单位污水能源消耗的计算、管理、评价和监督。

3.2技术要求

现有城镇污水处理能耗限额限定值和先进值见表3。




3.3统计界区

生产系统包括格栅、预处理系统、生化反应系统及回流系统等,不包括生物污泥脱水、污泥消化系统、污泥运输和处置等;辅助生产系统包括供电系统、机修车间和库房等,不包括厂内除臭系统;附属生产系统包括办公室、食堂、司机班、车间浴室、休息室、更衣室等;企业内储存、转换、计量供应(包括外销)损耗。

3.4.计算方法

计算以污水处理厂标准工艺流程,由进水符合污水排入城镇下水道水质标准,到出水符合《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB16918-2002)规定的一级B标准水质消耗的各类能源折算成标准煤。综合能耗和综合电耗的计算应符合《综合能耗计算通则》(GB/T

2589-2008)的规定。污水处理综合能源消耗计算按式(1)计算:


3.5节能管理与措施

3.5.1节能管理措施

(1)应定期考核单位污水处理能源消耗量,并将考核指标分解落实到各基层单位,建立用能责任制度。

(2)应按建立能耗统计体系,建立能耗测试数据、能耗计算和考核结果的文件档案,并对文件进行受控管理。

(3)应根据GB17167-2006和地标的要求配备能源计量器具并建立能源计量管理制度。

3.5.2耗能设备

(1)电动机系统、泵系统、通风机系统、电力变压器等通用耗能设备应符合相关的用能产品经济运行标准要求,达到经济运行状态。

(2)中小型三相异步电动机、容积式空气压缩机、通风机、清水离心泵、三相配电变压器等相应耗能设备应符合能效标准中节能评价值的要求。

3.5.3节能技术措施

(1)污水处理系统应正常、连续和稳定运行,提高系统运转率,实现优质、低耗和清洁生产。

(2)应加强设备日常维护工作,防止出现设备意外停机,经常开停设备的情况。

(3)宜采用精细节能降耗系统,实现鼓风曝气精确控制和水源热泵供热和制冷,减少能耗。

(4)宜采用高效生物降解反应器,以节省投资、增强节能减排能力。

4存在的问题分析及标准改进方向

(1)因北京地区污水处理厂升级改造,中心城区所有的污水处理厂将全部达到再生水,且计量方式采用处理量作为统计量,故本标准以处理单位水量污水电耗和能耗计算。

(2)通过大量数据分析,规模是影响能耗限额值的最大因素,规律性较强,且原建设部在《城市污水处理工程项目建设标准》中对污水处理厂按规模进行分类,因此本标准按规模分类,同时对来水水质也做了分析和约束。

(3)因没有足够实测值,且城镇污水处理厂后续升级改造要增加除臭设施,故先进值暂时未列出,在修订时增加,可以看出污水处理厂能耗还会增加。

(4)污泥浓缩和脱水部分从污水处理能耗中扣除,核算成污泥处理能耗。

(5)因北京市地域性特点较强,城镇污水处理厂来水水质较高,污染物消减量大,能耗水平比全国平均水平较高。

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